Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 52791 10.20295/2412-9186-2022-8-03-324-335 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И КОНТРОЛЕПРИГОДНЫЕ СИСТЕМЫ TECHNICAL DIAGNOSTICS AND CONTROLLABLE SYSTEMS ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И КОНТРОЛЕПРИГОДНЫЕ СИСТЕМЫ Features of Error Detection by Berger Codes in Built-in Control Schemes Embodied by Boolean Complement Method Особенности обнаружения ошибок кодами Бергера в схемах встроенного контроля, реализованных по методу логического дополнения Ефанов Дмитрий Викторович Efanov Dmitriy Viktorovich TrES-4b@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Осадчий Герман Владимирович Osadchiy German Vladimirovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Зуева Марина Владимировна Zueva Marina Vladimirovna Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Россия Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University Russian Federation Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Санкт-Петербург Россия Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University Saint-Petersburg Russian Federation Российский университет транспорта (МИИТ) Москва Россия Russian University of Transport (MIIT) Moscow Russian Federation Ташкентский государственный транспортный университет Ташкент Узбекистан Tashkent State Transport University Tashkent Uzbekistan Институт проблем транспорта им. Н. С. Соломенко Российской Академии наук Россия Institute of Transport Problems named after N. S. Solomenko of the Russian Academy of Sciences Russian Federation ООО НТЦ «Комплексные системы мониторинга» Россия Scientific-Technical Center “Integrated Monitoring Systems” Ltd Russian Federation ПАО «Банк «Санкт-Петербург» Санкт-Петербург Россия PJSC “Bank Saint-Petersburg” Saint-Petersburg Russian Federation 13 09 2022 13 09 2022 8 3 324 335 13 09 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/52791/view

Анализируются особенности обнаружения ошибок кодами Бергера в разрядах как информационных, так и контрольных векторов, что актуально при их использовании для синтеза схем встроенного контроля по методу логического дополнения. При этом упор сделан на анализ вероятностных характеристик обнаружения ошибок в кодовых словах кодов Бергера и экспериментальные исследования возможностей идентификации ошибок по видам и кратностям. Оценка показателя необнаружения ошибок в кодовых словах кодов Бергера говорит о том, что даже в случае с вероятностью отсутствия искажения в одном разряде меньшей, чем p = 0,9, общая величина обнаружения ошибки в схемах встроенного контроля на основе кода Бергера, синтезированной по методу логического дополнения, Pm превышает показатель в 0,98. Для реальных же устройств указанная величина отсутствия искажения в одном разряде гораздо выше. Экспериментальные результаты также показывают, что ошибки в контрольных комбинационных устройствах обнаруживаются в схемах встроенного контроля, организованных по методу логического дополнения, достаточно хорошо: для всех схем доля необнаруживаемых ошибок на выходах устройств составила менее 7 %, и примерно для половины из них — менее 2 %. Это говорит о высокой эффективности применения кодов Бергера при синтезе схем встроенного контроля по методу логического дополнения.

Features for error detection by Berger codes in digits of both, informational or control vectors, that’s vital at their usage for built-in control scheme synthesis by Boolean complement method, are analyzed. Meanwhile, an accent was made on the analysis of probabilistic characteristics of error detection in Berger code words and on the experimental investigations of possibilities of error identification versus these errors’ kinds and multiplicities. The assessment of indicator for error non-detection in Berger code words talks about that even in the case when distortion absence probability in a one digit is of less than p = 0.9, error detection Pm common value in the circuits, synthesized with Boolean complement method, of built-in control on Berger code basis exceeds indicator of 0.98. But as for real devices, the given value of distortion absence in a one digit is much higher. The experimental results also show that errors in control devices are revealed in built-in control schemes, which’re organized by Boolean complement method, rather well: for all the circuits, non-detected error share on devices’ outputs constitutes less than 7% and, approximately for their half, – less than 2%. This also talks about high efficiency of Berger code application at built-in control scheme synthesis with Boolean complement method.

 схема встроенного контроля метод логического дополнения код Бергера искажения в информационных и контрольных векторах обнаружение ошибок вероятность необнаруживаемой ошибки built-in control scheme synthesis Boolean complement method Berger code distortions in informational and control vectors error detection non-detected error probability

Saposhnikov Vl. V. Self-Dual Parity Checking - a New Method for on Line Testing / Vl. V. Saposhnikov, A. Dmitriev, M. Goessel, V. V. Saposhnikov // Proceedings of 14th IEEE VLSI Test Symposium. - USA, Princeton, 1996. - Pp. 162-168. Saposhnikov Vl. V. Self-Dual Parity Checking - a New Method for on Line Testing / Vl. V. Saposhnikov, A. Dmitriev, M. Goessel, V. V. Saposhnikov // Proceedings of 14th IEEE VLSI Test Symposium. - USA, Princeton, 1996. - Pp. 162-168. Аксенова Г. П. Метод синтеза схем встроенного контроля для автоматов с памятью / Г. П. Аксенова // Автоматика и телемеханика. - 1973. - № 2. - С. 109-116. Aksenova G. P. Metod sinteza shem vstroennogo kontrolya dlya avtomatov s pamyat'yu / G. P. Aksenova // Avtomatika i telemehanika. - 1973. - № 2. - S. 109-116. Гессель М. Логическое дополнение - новый метод контроля комбинационных схем / М. Гессель, А. В. Морозов, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2003. - № 1. - С. 167-176. Gessel' M. Logicheskoe dopolnenie - novyy metod kontrolya kombinacionnyh shem / M. Gessel', A. V. Morozov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 2003. - № 1. - S. 167-176. Гессель М. Контроль комбинационных схем методом логического дополнения / М. Гессель, А. В. Морозов, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2005. - № 8. - С. 161-172. Gessel' M. Kontrol' kombinacionnyh shem metodom logicheskogo dopolneniya / M. Gessel', A. V. Morozov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 2005. - № 8. - S. 161-172. Sen S. K. A Self-Checking Circuit for Concurrent Checking by 1-out-of-4 code with Design Optimization using Constraint Don’t Cares / S. K. Sen // National Conference on Emerging trends and advances in Electrical Engineering and Renewable Energy (NCEEERE 2010), Sikkim Manipal Institute of Technology, Sikkim, held during 22-24 December, 2010. Sen S. K. A Self-Checking Circuit for Concurrent Checking by 1-out-of-4 code with Design Optimization using Constraint Don’t Cares / S. K. Sen // National Conference on Emerging trends and advances in Electrical Engineering and Renewable Energy (NCEEERE 2010), Sikkim Manipal Institute of Technology, Sikkim, held during 22-24 December, 2010. Das D. K. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes / D. K. Das, S. S. Roy, A. Dmitiriev, A. Morozov, M. Gössel // Proceedings of the 10th International Workshops on Boolean Problems, Freiberg, Germany, September, 2012. - Pp. 33-40. Das D. K. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes / D. K. Das, S. S. Roy, A. Dmitiriev, A. Morozov, M. Gössel // Proceedings of the 10th International Workshops on Boolean Problems, Freiberg, Germany, September, 2012. - Pp. 33-40. Пивоваров Д. В. Построение систем функционального контроля многовыходных комбинационных схем методом логического дополнения по равновесным кодам / Д. В. Пивоваров // Автоматика на транспорте. - 2018. - Т. 4. - № 1. - С. 131-149. Pivovarov D. V. Postroenie sistem funkcional'nogo kontrolya mnogovyhodnyh kombinacionnyh shem metodom logicheskogo dopolneniya po ravnovesnym kodam / D. V. Pivovarov // Avtomatika na transporte. - 2018. - T. 4. - № 1. - S. 131-149. Гессель М. Обнаружение неисправностей в самопроверяемых комбинационных схемах с использованием свойств самодвойственных функций / М. Гессель, В. И. Мошанин, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 1997. - № 12. - С. 193-200. Gessel' M. Obnaruzhenie neispravnostey v samoproveryaemyh kombinacionnyh shemah s ispol'zovaniem svoystv samodvoystvennyh funkciy / M. Gessel', V. I. Moshanin, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 1997. - № 12. - S. 193-200. Гессель М. Самотестируемая структура для функционального обнаружения отказов в комбинационных схемах / М. Гессель, А. В. Дмитриев, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 1999. - № 11. - С. 162-174. Gessel' M. Samotestiruemaya struktura dlya funkcional'nogo obnaruzheniya otkazov v kombinacionnyh shemah / M. Gessel', A. V. Dmitriev, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 1999. - № 11. - S. 162-174. Гессель М. Построение самопроверяемых комбинационных схем на основе свойств самодвойственных функций / М. Гессель, А. А. Морозов, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2000. - № 2. - С. 151-163. Gessel' M. Postroenie samoproveryaemyh kombinacionnyh shem na osnove svoystv samodvoystvennyh funkciy / M. Gessel', A. A. Morozov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 2000. - № 2. - S. 151-163. Гессель М. Обнаружение неисправностей в комбинационных схемах с помощью самодвойственного контроля / М. Гессель, А. В. Дмитриев, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2000. - № 7. - С. 140-149. Gessel' M. Obnaruzhenie neispravnostey v kombinacionnyh shemah s pomosch'yu samodvoystvennogo kontrolya / M. Gessel', A. V. Dmitriev, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 2000. - № 7. - S. 140-149. Сапожников В. В. Самодвойственные дискретные устройства / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, М. Гессель. - СПб.: Энергоатомиздат (Санкт-Петербургское отделение), 2001. - 331 с. Sapozhnikov V. V. Samodvoystvennye diskretnye ustroystva / V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov, M. Gessel'. - SPb.: Energoatomizdat (Sankt-Peterburgskoe otdelenie), 2001. - 331 s. Göessel M. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1 / M. Göessel, V. Ocheretny, E. Sogomonyan, D. Marienfeld. - Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. - 184 p. Göessel M. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1 / M. Göessel, V. Ocheretny, E. Sogomonyan, D. Marienfeld. - Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. - 184 p. Согомонян Е. С. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы / Е. С. Согомонян, Е. В. Слабаков. - М.: Радио и связь, 1989, 208 с. Sogomonyan E. S. Samoproveryaemye ustroystva i otkazoustoychivye sistemy / E. S. Sogomonyan, E. V. Slabakov. - M.: Radio i svyaz', 1989, 208 s. Nicolaidis M. On-Line Testing for VLSI - А Compendium of Approaches / M. Nicolaidis, Y. Zorian // Journal of Electronic Testing: Theory and Application. - 1998. - Vol. 12. - Issue 1-2. - Pp. 7-20. - DOI: 10.1023/A:1008244815697. Nicolaidis M. On-Line Testing for VLSI - A Compendium of Approaches / M. Nicolaidis, Y. Zorian // Journal of Electronic Testing: Theory and Application. - 1998. - Vol. 12. - Issue 1-2. - Pp. 7-20. - DOI: 10.1023/A:1008244815697. Ефанов Д. В. О свойствах кода с суммированием в схемах функционального контроля / Д. В. Ефанов, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2010. - № 6. - С. 155-162. Efanov D. V. O svoystvah koda s summirovaniem v shemah funkcional'nogo kontrolya / D. V. Efanov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Avtomatika i telemehanika. - 2010. - № 6. - S. 155-162. Berger J. M. A Note on Error Detection Codes for Asymmetric Channels / J. M. Berger // Information and Control. - 1961. - Vol. 4. - Iss. 1. - Pp. 68-73. - DOI: 10.1016/S0019-9958(61)80037-5. Berger J. M. A Note on Error Detection Codes for Asymmetric Channels / J. M. Berger // Information and Control. - 1961. - Vol. 4. - Iss. 1. - Pp. 68-73. - DOI: 10.1016/S0019-9958(61)80037-5. Ефанов Д. В. Коды Бергера в схемах встроенного контроля, реализованных на основе метода логического дополнения / Д. В. Ефанов, Г. В. Осадчий, М. В. Зуева // Информатика и системы управления. - 2021. - № 1. - С. 75-89. - DOI: 10.22250/isu.2021.67.75-89. Efanov D. V. Kody Bergera v shemah vstroennogo kontrolya, realizovannyh na osnove metoda logicheskogo dopolneniya / D. V. Efanov, G. V. Osadchiy, M. V. Zueva // Informatika i sistemy upravleniya. - 2021. - № 1. - S. 75-89. - DOI: 10.22250/isu.2021.67.75-89. Efanov D. V. Special Aspects of Errors Definition via Sum Codes within Embedded Control Schemas Being Realized by Means of Boolean Complement Method / D. V. Efanov, G. Osadchy, M. Zueva // Proceedings of 11th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS’2021), Cracow, Poland, September 22-25, 2021. Efanov D. V. Special Aspects of Errors Definition via Sum Codes within Embedded Control Schemas Being Realized by Means of Boolean Complement Method / D. V. Efanov, G. Osadchy, M. Zueva // Proceedings of 11th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS’2021), Cracow, Poland, September 22-25, 2021. Morozov M. New Self-Checking Circuits by Use of Berger-Сodes / M. Morozov, V. V. Saposhnikov, Vl. V. Saposhnikov, M. Goessel // Proceedings of 6th IEEE International On-Line Testing Workshop, Palma de Mallorca, Spain, 3-5 July 2000. - Pp. 171-176. Morozov M. New Self-Checking Circuits by Use of Berger-Sodes / M. Morozov, V. V. Saposhnikov, Vl. V. Saposhnikov, M. Goessel // Proceedings of 6th IEEE International On-Line Testing Workshop, Palma de Mallorca, Spain, 3-5 July 2000. - Pp. 171-176. Efanov D. V. The Self-Checking Concurrent Error-Detection Systems Synthesis Based on the Boolean Complement to the Bose-Lin Codes with the Modulo Value M=4 / D. V. Efanov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Electronic Modeling. - 2021. - Vol. 43. - Iss. 1. - Pp. 28-45. - DOI: 10.15407/emodel.43.01.028. Efanov D. V. The Self-Checking Concurrent Error-Detection Systems Synthesis Based on the Boolean Complement to the Bose-Lin Codes with the Modulo Value M=4 / D. V. Efanov, V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov // Electronic Modeling. - 2021. - Vol. 43. - Iss. 1. - Pp. 28-45. - DOI: 10.15407/emodel.43.01.028. Сапожников В. В. Вероятностные свойства кода с суммированием в схемах функционального контроля / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов // Автоматика и телемеханика железных дорог России. Техника, технология, сертификация. Сборник научных трудов. - СПб.: ПГУПС. - 2011. - С. 3-13. Sapozhnikov V. V. Veroyatnostnye svoystva koda s summirovaniem v shemah funkcional'nogo kontrolya / V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov, D. V. Efanov // Avtomatika i telemehanika zheleznyh dorog Rossii. Tehnika, tehnologiya, sertifikaciya. Sbornik nauchnyh trudov. - SPb.: PGUPS. - 2011. - S. 3-13. Sentovich E. M. SIS: A System for Sequential Circuit Synthesis / E. M. Sentovich, K. J. Singh, L. Lavagno et al. // Electronics Research Laboratory, Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California, Berkeley, 4 May 1992. - 45 p. Sentovich E. M. SIS: A System for Sequential Circuit Synthesis / E. M. Sentovich, K. J. Singh, L. Lavagno et al. // Electronics Research Laboratory, Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California, Berkeley, 4 May 1992. - 45 p. Sentovich E. M. Sequential Circuit Design Using Synthesis and Optimization / E. M. Sentovich, K. J. Singh, C. Moon et al. // Proceedings IEEE International Conference on Computer Design: VLSI in Computers & Processors, 11-14 October 1992, Cambridge, MA, USA, USA. - Pp. 328-333. - DOI: 10.1109/ICCD.1992.276282. Sentovich E. M. Sequential Circuit Design Using Synthesis and Optimization / E. M. Sentovich, K. J. Singh, C. Moon et al. // Proceedings IEEE International Conference on Computer Design: VLSI in Computers & Processors, 11-14 October 1992, Cambridge, MA, USA, USA. - Pp. 328-333. - DOI: 10.1109/ICCD.1992.276282. Collection of Digital Design Benchmarks. - URL: http://ddd.fit.cvut.cz/prj/Benchmarks/. Collection of Digital Design Benchmarks. - URL: http://ddd.fit.cvut.cz/prj/Benchmarks/. Сапожников В. В. Классификация ошибок в информационных векторах систематических кодов / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов // Известия вузов. Приборостроение. - 2015. - Т. 58. - № 5. - С. 333-343. - DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343. Sapozhnikov V. V. Klassifikaciya oshibok v informacionnyh vektorah sistematicheskih kodov / V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov, D. V. Efanov // Izvestiya vuzov. Priborostroenie. - 2015. - T. 58. - № 5. - S. 333-343. - DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343. Сапожников В. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов. - Т. 1: Классические коды Бергера и их модификации. - М.: Наука, 2020. - 383 с. Sapozhnikov V. V. Kody s summirovaniem dlya sistem tehnicheskogo diagnostirovaniya / V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov, D. V. Efanov. - T. 1: Klassicheskie kody Bergera i ih modifikacii. - M.: Nauka, 2020. - 383 s. Сапожников В. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов. - Т. 2: Взвешенные коды с суммированием. - М.: Наука, 2021, 455 с. Sapozhnikov V. V. Kody s summirovaniem dlya sistem tehnicheskogo diagnostirovaniya / V. V. Sapozhnikov, Vl. V. Sapozhnikov, D. V. Efanov. - T. 2: Vzveshennye kody s summirovaniem. - M.: Nauka, 2021, 455 s.